[发明专利]使用微波的碳纤维碳化设备

说明书

本发明涉及一种使用微波的碳纤维碳化设备，该碳化设备包括：碳化炉，从设置在碳化炉一侧中的照射单元向碳化炉中照射微波；移动管，移动管安装为延伸穿过碳化炉并且允许碳纤维沿移动管的内部移动；以及加热主体，加热主体与移动管的外周表面耦接以吸收微波，从而产生热量，其中，在加热主体耦接到移动管的位置处，移动管的一部分被加热主体覆盖，并且移动管的其余部分的表面暴露。

技术领域

本申请要求于2018年7月23日提交的第10-2018-0085419号韩国专利申请和于2019年7月10日提交的第10-2019-0083343号韩国专利申请的优先权权益，通过引用将它们的全部内容合并于此。

本发明涉及一种使用微波的碳纤维碳化设备，更具体地，涉及一种通过改变内部加热元件的结构而直接提高了加热效果并且在通过使用微波使碳纤维碳化的同时改善了碳纤维的机械性能的使用微波的碳纤维碳化设备。

背景技术

碳纤维是指通过在惰性气氛下将由聚丙烯腈(PAN)制成的纤维形式的有机碳纤维材料、作为石油/煤的碳氢化合物残余物的沥青、或人造丝热解为碳元素的质量含量为90％以上的具有纤维长度的碳材料所得到的纤维。

碳纤维比钢轻并且强度优异，因此被广泛地应用于各种领域，例如汽车领域、航空航天领域、风力发电领域、体育领域等。例如，近来，由于环境问题，与车辆排气有关的环境法规越来越严格，并且对高效率的需求正在增加。结果是，使用碳纤维增强复合材料的技术作为能够在不牺牲结构强度和机械强度的情况下减轻车辆重量的方法引起了关注。

然而，为了将这些技术应用于各种行业，有必要开发一种能够以低成本大量生产具有高性能的碳纤维的技术。

在根据现有技术的碳纤维的碳化工艺中，分阶段进行在700℃至900℃的温度下的低温碳化和在1000℃的温度下的高温碳化。为此，通常执行使用电炉的工艺。然而，正在研究一种使用利用微波的碳化炉来节省工艺成本和能量的碳纤维碳化工艺。通常，在高温碳化工艺期间，必须在碳纤维周围保持惰性气氛。在高温碳化中，微波由于气氛温度的升高而引起间接加热，并且由于碳纤维本身而引起直接加热。直接/间接加热效果根据碳化炉内加热元件的尺寸、结构和位置而彼此不同。供碳纤维穿过的通道被加热元件密封的结构具有的问题在于微波的直接加热效果不高。

在这方面，需要一种可以增强微波的直接加热效果的碳化工艺。

现有技术文献

(专利文献1)韩国专利公开第2016-0140268号

(专利文献2)日本专利公开申请第2013-002767号

(专利文献3)韩国专利公开第2018-0071184号

发明内容

技术问题

为了解决上述问题而做出本发明，并且本发明的目的是提供一种碳纤维碳化设备，其中，设置在碳化炉内的加热元件的一侧在照射微波的方向上敞开，以在设置有加热元件的位置处同时进行直接加热和间接加热，从而改善微波的直接加热效果。

技术方案

根据本发明的使用微波的碳纤维碳化设备包括：碳化炉，从设置在碳化炉一侧的照射部向碳化炉中照射微波；移动管，碳纤维沿移动管的内部移动穿过移动管，并且移动管安装为穿过碳化炉；以及加热元件，加热元件与移动管的外周表面耦接以吸收微波从而产生热量，其中，移动管的一部分在该位置处被加热元件覆盖，但是其余部分在加热元件耦接到移动管的位置处暴露。

移动管的表面被暴露的部分可以设置为朝向照射微波的照射部。

根据本发明，加热元件可以具有形成有凹槽的形状，该凹槽具有足以允许移动管进入凹槽中的尺寸，并且当移动管进入该凹槽时，移动管的表面可以在凹槽的敞开部分处暴露。